Apie atmosferos optiką
Daugelį optinių reiškinių atmosferoje sukelia optinio diapazono (0,39-0,76 mkm) elektromagnetinių bangų plitimas. Kai šios bangos veikia žmogaus akį, matoma šviesa. Žmogaus akyje yra dviejų rūšių jautrūs šviesai elementai. Centrinėje tinklainės dalyje – kolbelės(jų yra apie 7 mln.), kurios sugeba skirti spalvas ir dirba dieną ar esant pakankamam apšviestumui (dieninis arba chromatinis matymas). Tinklainės periferijoje yra apie 130 mln. lazdelių. Jos neskiria spalvų, bet reaguoja į šviesos srautus (naktinis arba achromatinis matymas). Prieblandoje akis persijungia nuo vienų matymo elementų prie kitų.
Šviesos srautas – tai ta bendro spinduliuotės srauto dalis, kurią priima akis, t.y. mes matome šviesą, bet ne infraraudonąją ar ultravioletinę spinduliuotę. Šviesos srauto stiprumo vienetas yra liumenas (lm).
Dangaus spalva, ryškumas priklauso nuo Saulės padėties dangaus skliaute, atmosferos skaidrumo bei paklotinio paviršiaus sugebėjimo atspindėti. Dangaus skliauto ryškumo maksimumas visada yra apie Saulės diską (aureolė). Kuo stambesnės aerozolių dalelės atmosferoje ir kuo jų daugiau, tuo ryškesnė aureolė. Artėjant regėjimo spinduliui prie horizonto, didėja išsklaidyme dalyvaujanti atmosferos masė ir atsiranda priehorizontinis ryškumo maksimumas. Dangaus skliauto ryškumo minimumas stebimas Saulės zenite, t.y. 90 laipsnių nuo horizonte esančios Saulės. Tos dangaus dalies, kurioje yra Saulė, ryškumas visada žymiai didesnis, negu priešingos pusės. Dangaus skliauto ryškumą lemia ir nuo žemės paviršiaus atspindėta šviesa. Virš atvirų vandens telkinių dangus visada tamsesnis, negu virš snieguotų paviršių ar ledo.
Saulei nusileidus, žemės apšviestumas iš pradžių mažėja labai smarkiai, po to lėčiau, palaipsniui pereina į nakties tamsą. Pereinamasis laikotarpis tarp dienos ir nakties vadinamas prieblanda. Pagal Saulės nusileidimo po horizontu laipsnį ir atitinkamą žemės apšviestumą skiriamos kelios prieblandos rūšys:
pilietinė prieblanda – nuo Saulės nusileidimo momento iki jos pasislėpimo po horizontu 6-8°. Danguje pasirodo pirmo ryškumo žvaigždės, atvirame ore jau sunku skaityti netgi stambų šriftą. Šios prieblandos pabaigoje patalpoje turi būti įjungiama dirbtinė šviesa;
jūrinė (navigacinė) prieblanda – nuo pilietinės prieblandos pabaigos iki Saulės nusileidimo po horizontu apie 12°. Šios prieblandos pabaigoje laivų šturmanai negali orientuotis pagal neapšviestus daiktus krante, turi būti įjungtos signalinės šviesos (švyturiai, plūdurai);
astronominė prieblanda prasideda po navigacinės ir baigiasi, kai Saulė būna apie 18° žemiau horizonto. Tada prieblanda pereina į naktį. Dingsta paskutiniai žaros pėdsakai, matomos visos žvaigždės.
Prieblandos trukmė priklauso nuo metų laiko ir geografinės platumos. Didėjant platumai, sutemų laikas vis ilgėja, kol vakarinė ir rytinė prieblanda susilieja – būna baltosios naktys. Ilgiausiai prieblanda trunka ties vasaros ir žiemos solsticija (saulėgrįža), o trumpiausiai – apie pavasario ir rudens lygiadienius. Debesuotumas trumpina prieblandos laiką (kuo storesnis debesų sluoksnis, tuo labiau). Sniego danga padidina apšviestumą tik pilietinės prieblandos pradžioje, vėliau jos poveikis nepastebimas. Prieblandos trukmę galima išreikšti ne tik kampo laipsniais, bet ir nuotoliu tarp mūsų ir dar Saulės apšviestos atmosferos dalies. Taigi, net pasibaigus astronominei prieblandai, atmosferos sluoksnis virš 325 km aukščiozenite ir virš 76 km horizonte yra Saulės apšviestas.
Dėl greitai besikeičiančio apšviestumo prieblanda turtinga spalvų. Besileidžianti Saulė keičia spalvą nuo auksinės iki tamsiai raudonos, darosi mažiau ryški. Dangus irgi įgyja žaros spalvų. Tuo tarpu priešingoje horizonto pusėje kyla švininis žemės šešėlis. Saulei leidžiantis, žara darosi vis intensyvesnė, o virš jos 20 – 25° aukštyje pasirodo rožinė dėmė, vadinamoji purpurinė šviesa. Ji ryškiai nušviečia snieguotas kalnų viršūnes. Jei už horizonto yra aukšti kalnai arba kamuoliniai debesys, jų šešėliai driekiasi dangumi tamsiomis radialinėmis juostomis (Budos spinduliai).
Pagrindinis žemės apšviestumo naktį šaltinis yra Mėnulis. Kai jo nėra, žemės paviršių pasiekia silpna šviesa, vadinama nakties dangaus švytėjimu. Ji susideda iš atmosferos švytėjimo, poliarinių pašvaisčių šviesos, aukštųjų atmosferos sluoksnių išsklaidytos Saulės šviesos, žvaigždžių šviesos ir kt. Dideliuose miestuose, kur daug ryškių šviesų, naktinis žemės paviršiaus apšviestumas daug kartų padidėja.